[发明专利]仪表放大器

说明书

本申请公开了一种仪表放大器，包括：电容反馈结构的闭环放大器、输入电容充电模块、反馈电容放电模块、噪声分离模块和逻辑控制器，其中：电容反馈结构的闭环放大器包括：全差分运算放大器、第一输入电容、第二输入电容、第一反馈电容和第二反馈电容；输入电容充电模块用于周期性地对第一输入电容和第二输入电容进行充电；反馈电容放电模块用于周期性地对第一反馈电容和第二反馈电容进行放电；噪声分离模块用于利用斩波调制技术实现信号与噪声的分离；逻辑控制器分别与输入电容充电模块、反馈电容放电模块和噪声分离模块相连，用于控制各个模块工作，从而在降低仪表放大器功耗的同时，实现仪表放大器的低噪声、低成本设计。

技术领域

本发明涉及高精度测量技术领域，更具体地说，涉及仪表放大器。

背景技术

仪表放大器作为一种用来放大微弱差值信号的高精度放大器，被广泛应用在电子秤、压力测量、血液分析、血压计、气体分析和测量、电能分析和计量等高精度测量领域。

图1示出了一种现有的仪表放大器，它借助两个单端输出的运算放大器Av1～Av2以及三个电阻R0～R2实现设定的闭环增益放大功能，具有放大增益可编程、低温漂、高输入阻抗、高共模抑制能力等特性，但是存在以下不足：

其一，采用两个运算放大器的电路设计，使得所述仪表放大器在成本和功耗上都比较高。其二，仪表放大器的放大增益是由三个电阻R0～R2决定的，电阻自身具有热噪声，阻值越大热噪声值就越大；要实现仪表放大器的低噪声设计，就要采用低阻值的电阻，但是电阻阻值越低对两个运算放大器Av1～Av2的驱动能力要求就越高，仪表放大器的功耗也就越大。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种仪表放大器，以在降低仪表放大器功耗的同时，实现仪表放大器的低噪声、低成本设计。

一种仪表放大器，包括电容反馈结构的闭环放大器、输入电容充电模块、反馈电容放电模块、噪声分离模块以及逻辑控制器，其中：

所述电容反馈结构的闭环放大器包括：全差分运算放大器、设置在所述全差分运算放大器的正输入端的第一输入电容、设置在所述全差分运算放大器的负输入端的第二输入电容、连接所述全差分运算放大器的负输出端与其正输入端的第一反馈电容，以及连接所述全差分运算放大器的正输出端与其负输入端的第二反馈电容；

所述输入电容充电模块与所述第一输入电容和所述第二输入电容相连，用于周期性地对所述第一输入电容和所述第二输入电容进行充电；

所述反馈电容放电模块与所述第一反馈电容和所述第二反馈电容相连，用于周期性地对所述第一反馈电容和所述第二反馈电容进行放电；

所述噪声分离模块设置在所述电容反馈结构的闭环放大器的输入输出侧，用于利用斩波调制技术实现信号与噪声的分离；

所述逻辑控制器分别与所述输入电容充电模块、所述反馈电容放电模块和所述噪声分离模块相连接，用于控制各个模块工作。

其中，所述输入电容充电模块包括：

连接所述第一输入电容的第一极板与第一直流源的第一开关，其中，所述第一直流源的输出电压等于仪表放大器的信号共模电压；

连接所述第一输入电容的第二极板与第二直流源的第二开关，其中，所述第二直流源的输出电压等于所述全差分运算放大器的共模输入电压；

连接所述第二输入电容的第一极板与所述第一直流源的第三开关；

连接所述第二输入电容的第二极板与所述第二直流源的第四开关；

一端连接所述第一开关与所述第一输入电容的连接点，另一端连接所述仪表放大器的正输入端的第五开关；

以及一端连接所述第三开关与所述第二输入电容的连接点，另一端连接所述仪表放大器的负输入端的第六开关。